WO2014199025A1 - Dispositif pour la mesure de diametre - Google Patents

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WO2014199025A1
WO2014199025A1 PCT/FR2014/000099 FR2014000099W WO2014199025A1 WO 2014199025 A1 WO2014199025 A1 WO 2014199025A1 FR 2014000099 W FR2014000099 W FR 2014000099W WO 2014199025 A1 WO2014199025 A1 WO 2014199025A1
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WO
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stops
wall
hole
shaft
image
Prior art date
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PCT/FR2014/000099
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English (en)
Inventor
Paul Sauvageot
Alex OUTAHYON
Original Assignee
Isp System
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/12—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters internal diameters

Definitions

  • the technical sector of the present invention is that of measuring devices and in particular devices for controlling the diameter of a bore or a shaft.
  • a mechanical part can for example be measured for functional reasons or for safety, according to a specification.
  • An internal or external diameter can be measured manually using a vernier caliper.
  • US-4307514 also teaches an automatic measurement gauge of the diameter of a hole. This gauge, however, includes a complex structure requiring great precision in its assembly to allow a correct measurement.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages of the prior art by providing a device for automatic measurement of a diameter whose implementation and use are simplified.
  • a device for measuring the diameter of a hole or a shaft characterized in that it comprises at least:
  • the stops each comprise at least one portion visible by the capture member, at least when the stops are arranged against the inner wall of the hole or against the outer wall of the shaft, each visible portion delimiting a profile determined in such a way that said image is representative of the diameter.
  • said image is also representative of the contour of the section of the hole or the shaft whose diameter is measured.
  • said image is also representative of the center of the section of the hole or shaft whose diameter is measured.
  • the capture member of said image is arranged to focus in the contact plane of the stops.
  • the abutments are each in the form of a sphere or a sphere portion of known diameter, each determined profile being in the form of a circular arc.
  • the abutments are integral with at least one flexible membrane, said flexible membrane delimiting at least one chamber, said flexible membrane being deformable under the effect of a pressurization by a regulating member pressure in said chamber, said chamber being arranged in the approach member so that the stops advance towards the inner wall of the hole or the outer wall of the shaft during pressurization.
  • said determined profile of each abutment, visible by the capture member is disposed on each abutment opposite a bearing surface of each abutment against the inner wall of the hole or against the outer wall of the tree.
  • two determined profiles each abutment, visible by the capture member are disposed on each stop on either side of a bearing surface of each abutment against the inner wall of the hole or against the outer wall of the tree.
  • the device according to the invention comprises a stoplight illuminator.
  • the stops are arranged between the lighting member and the capture member. of said image.
  • the device according to the invention comprises a marker element disposed in the field of view of the capture member, in front of the stops.
  • the stops are arranged relative to the approach member so as to define a contact line disposed in a plane perpendicular to the axis of the approach member.
  • the device according to the invention comprises a gripping member whose position relative to the approach member is determined.
  • the approach member is in the form of a sealed hollow tube, the stops being protruding inside and outside of this tube.
  • said image is generated in the form of a computer file stored in memory and processed by a processing component according to at least one stored image processing program taking into account data representative of said profile of the visible portion of each stop.
  • a first advantage is that the measuring device according to the invention is simple to implement, while allowing to perform measurements of high accuracy.
  • Another advantage of the present invention lies in the fact that the centering of a hole or a shaft can be controlled as well as their contour.
  • An advantage of the present invention still lies in the fact that the automatic measuring device can be installed on a manipulator arm or integrated into a workstation. A metrology function can thus be added to the machining function.
  • Another advantage of the measuring device according to the present invention is that it makes it possible to successively perform different measurements at different depths to provide a representation in the space of the hole or the controlled shaft.
  • Another advantage of the measuring device according to the invention is that it allows to perform measurements on a shaft or in a bore, without having to disassemble the machined part.
  • Another advantage of the measuring device according to the present invention is its flexibility of use. Indeed, thanks to the independence of movement of the stops, provided in particular by the membrane, angle defects introduced in the approach phase do not influence the measurement.
  • the diameter measuring device according to the invention also tolerates radial and axial misalignments and it is not necessary that it be perfectly centered. This deformation capacity makes it possible to confer robustness on the measuring device.
  • An advantage of the measuring device according to the invention lies in the fact that the measuring range of the diameter can extend over several millimeters.
  • Another advantage of the measuring device according to the invention is its robustness due to its tightness.
  • Another advantage of the measuring device according to the invention is that it can be used even in the case of soiled or irregular surfaces.
  • FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a device for measuring the diameter of a hole
  • FIG. 5 shows a front view and in section of the measuring device of Figure 1;
  • FIG. 6 represents the end of the approach tube of FIG. 1;
  • Figure 8 shows a longitudinal sectional view of a device for measuring the diameter of a shaft
  • Figure 9 is a perspective view of the measuring device of Figure 8;
  • FIG. 10 shows a front view and in section of the measuring device of Figure 8.
  • FIG. 11 and 12 show two types of lighting sources associated with two types of image capturing members.
  • the body 40 is attached to an approach member 4 in the form of a hollow tube.
  • This hollow tube 4 is intended to be inserted into the hole 2.
  • This hollow tube 4 is particularly tight.
  • Stops 5, in the form of balls, are arranged to protrude inside and outside this tube 4.
  • the stops 5 are fixed to a flexible membrane 8 itself attached to the hollow tube .
  • the image capture member 6 is disposed opposite a transparent face 35.
  • This transparent face 35 is moreover arranged in alignment with the hollow tube 4, so that the interior 9 of the hollow tube is arranged in the field of view of the image-capture member 6.
  • the stops 5 movable relative to the approach member 4 are intended to come against the inner wall of the hole 2. They then comprise a portion visible by the image capture member.
  • the inside of the hollow tube also forms a sealed chamber 9.
  • the transparent wall 35 seals one end of the hollow tube 4, while its end opposite is sealed by a plug.
  • the flexible membrane 8 which also delimits the chamber 9, is also fixed to the hollow tube 4 sealingly.
  • the chamber 9, inside the hollow tube 4, is further connected by a channel 29 to a member 10 for adjusting the pressure.
  • a member 10 for adjusting the pressure.
  • the lighting member comprises diodes 16 connected by an electrical connection 31 to an organ
  • the lighting member also includes a diffuser 30 for illuminating the stops within the hollow tube, in a homogeneous manner.
  • the stops, disposed between the image capture member 6 and the lighting member, are here backlit.
  • the program 25 can also be structured to generate data 38 representative of the shape of the contour or the centering of the hole 2.
  • the displacement of the device measures along the axis of the hole 2 makes it possible to carry out different measurements of the diameter in order to obtain a three-dimensional profile of the hole 2.
  • the stops are successively controlled in abutment against the wall to be controlled and then set back with respect to this one before to move the measuring device, while an image is captured whenever the stops are positioned against the wall to be controlled.
  • Figures 2 to 4 show different examples of measuring the diameter of a hole.
  • the stops protrude inside the hollow tube which allows the portion 7 to the opposite of the contact surface 11, to be placed in the field of view of the camera 6.
  • Figure 3 shows another possible contour 56 of the hole 2 whose shape is elliptical.
  • the stops 5 are also constituted by balls.
  • the positions of the visible profiles 7 of the stops 5 which are opposite the contact surfaces 11 of the stops 5, allow to determine the positions of the stops.
  • the contact surfaces 11 can be deduced as well as the diameter, the shape of the contour and the centering of the hole.
  • a locating member 17 is further disposed in the field of view of the image pickup member.
  • This locating member 17 is fixed in the hollow tube, in front of the stops.
  • This locating member is of a pointed profile, the tip indicating a predetermined position, fixed with respect to the gripping member 21.
  • the tip indicates, for example, the position of the central axis 55 of the approach member 4.
  • Figure 4 shows another possible contour 57 of the hole 2.
  • the stops 41 are each oblong. For each stop, the surface in contact with the workpiece and the surface observed by the image capture means are written in the same sphere. In the captured image 60, the positions of the visible profiles 70 of the stops 41 which are opposite the contact surfaces 110 of the stops 41, allow the positions of the stops to be determined. The contact surfaces 110 can be deduced as well as the diameter, the shape of the contour and the centering of the hole.
  • the stops 5 are protruding both inside the hollow tube and outside the hollow tube.
  • the balls 5 are joined to the membrane 8.
  • a hole is provided in each ball 5, the membrane 8 being overmolded on the balls.
  • the stops 5 are arranged relative to the body 4 approach so as to delimit a contact line disposed in a plane perpendicular to the axis of the approach member.
  • FIG. 8 represents a device 100 for measuring the diameter of a shaft 3.
  • This housing 62 opens on the front face of the housing 20 and is intended to receive the shaft 3 measured.
  • the image capture member 6 generates a digital signal 36 representative of at least one captured image and is arranged to focus in the contact plane of the stops 15.
  • An image capture is performed after positioning of the approach member and after a pressurization of the chamber 49.
  • the captured image is representative of the position of the stops 15 when they are in contact with the outer wall of the chamber. the tree 3.
  • the measuring device can advantageously be oriented and displaced to adapt to the position and orientation of the shaft 3 to be controlled.
  • the tree 3 can thus be controlled without it being necessary to dismount it.
  • An opening or a transparent wall allow for example the passage of ambient light.
  • a heater of the stops before their use can allow them to emit infrared radiation.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) pour la mesure du diamètre d'un trou (2) ou d'un arbre Ce dispositif comprend notamment : - un organe d'approche (4) de la paroi interne du trou (2) ou de la paroi externe de l'arbre, des butées (5) mobiles par rapport à l'organe d'approche (4) et destinées à venir contre la paroi interne du trou (2) ou contre la paroi externe de l'arbre et - un organe (6) de capture d'une image (7). Les butées (5) comprennent chacune une portion visible par l'organe (6) de capture, lorsque les butées (5) sont disposées contre la paroi interne du trou (2) ou contre la paroi externe de l'arbre, chaque portion visible délimitant un profil déterminé de façon à ce que l' image soit représentative du diamètre.

Description

DISPOSITIF POUR LA MESURE DE DIAMETRE
Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs de mesure et en particulier les dispositifs pour contrôler le diamètre d'un alésage ou d'un arbre.
Le contrôle des pièces mécaniques est omniprésent dans l'industrie. Une pièce mécanique peut par exemple être mesurée pour des raisons fonctionnelles ou par sécurité, selon un cahier des charges. Un diamètre interne ou externe peut être mesuré manuellement à l'aide d'un pied à coulisse.
La demande de brevet US-2009/0178289 décrit un dispositif de mesure automatique du diamètre intérieur d'un trou. Ce dispositif utilise la mesure du remplissage d'un ballon dans le trou pour déterminer son diamètre. Ce dispositif de mesure du diamètre est cependant relativement peu précis.
Le brevet US-4307514 enseigne également une jauge de mesure automatique du diamètre d'un trou. Cette jauge comprend toutefois une structure complexe nécessitant une grande précision dans son assemblage pour permettre d'effectuer une mesure correcte.
La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur en fournissant un dispositif de mesure automatique d'un diamètre dont la mise en œuvre et l'utilisation sont simplifiées.
Cet objectif est atteint grâce à un dispositif pour la mesure du diamètre d'un trou ou d'un arbre, caractérisé en ce qu'il comprend au moins:
- un organe d' approche de la paroi interne du trou ou de la paroi externe de l'arbre,
- des butées mobiles par rapport à l'organe d'approche et destinées à venir contre la paroi interne du trou ou contre la paroi externe de l'arbre et
- un organe de capture d'au moins une image,
dispositif de mesure dans lequel les butées comprennent chacune au moins une portion visible par l'organe de capture, au moins lorsque les butées sont disposées contre la paroi interne du trou ou contre la paroi externe de l'arbre, chaque portion visible délimitant un profil déterminé de façon à ce que ladite image soit représentative du diamètre.
Selon une particularité de l'invention, ladite image est également représentative du contour de la section du trou ou de l'arbre dont le diamètre est mesuré.
Selon une autre particularité de l'invention, ladite image est également représentative du centre de la section du trou ou de l'arbre dont le diamètre est mesuré.
Selon une autre particularité de l'invention, l'organe de capture de ladite image est agencé de façon à réaliser une mise au point dans le plan de contact des butées.
Selon une autre particularité de l'invention, les butées se présentent chacune sous la forme d'une sphère ou d'une portion de sphère de diamètre connu, chaque profil déterminé se présentant sous la forme d'un arc de cercle.
Selon une autre particularité de l'invention, les butées sont solidaires d'au moins une membrane souple, ladite membrane souple délimitant au moins une chambre, ladite membrane souple étant déformable sous l'effet d'une mise sous pression par un organe de réglage de la pression dans ladite chambre, ladite chambre étant aménagée dans l'organe d'approche de façon à ce que les butées avancent vers la paroi interne du trou ou la paroi externe de l'arbre lors de la mise sous pression.
Selon une autre particularité de l'invention, ledit profil déterminé de chaque butée, visible par l'organe de capture, est disposée sur chaque butée à l'opposée d'une surface d'appui de chaque butée contre la paroi interne du trou ou contre la paroi externe de l'arbre.
Selon une autre particularité de l'invention, deux profils déterminés chaque butée, visibles par l'organe de capture, sont disposées sur chaque butée de part et d'autre d'une surface d'appui de chaque butée contre la paroi interne du trou ou contre la paroi externe de l'arbre.
Selon une autre particularité, le dispositif selon l'invention comprend un organe d'éclairage des butées.
Selon une autre particularité de l' invention, utilisée pour la mesure du diamètre d'un trou, les butées sont disposées entre l'organe d'éclairage et l'organe de capture de ladite image.
Selon une autre particularité, le dispositif selon l'invention comprend un élément de repérage disposé dans le champ de vision de l'organe de capture, en avant des butées.
Selon une autre particularité de l'invention, les butées sont agencées par rapport à l'organe d'approche de façon à délimiter une ligne de contact disposée dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'organe d'approche.
Selon une autre particularité, le dispositif selon l'invention comprend un organe de préhension dont la position par rapport à l'organe d'approche est déterminée.
Selon une autre particularité de l'invention, utilisée pour la mesure du diamètre d'un trou l'organe d'approche se présente sous la forme d'un tube creux étanche, les butées étant saillantes à l'intérieur et à l'extérieur de ce tube.
Selon une autre particularité de l'invention, ladite image est générée sous forme d'un fichier informatique stocké en mémoire et traité par un composant de traitement selon au moins un programme mémorisé de traitement d' image prenant en compte des données représentatives dudit profil de la portion visible de chaque butée.
Un tout premier avantage est que le dispositif de mesure selon l'invention est simple à mettre en œuvre, tout en permettant d'effectuer des mesures d'une grande précision.
Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que le centrage d'un trou ou d'un arbre peut être contrôlé ainsi que leur contour.
Un avantage de la présente invention réside encore dans le fait que le dispositif de mesure automatique peut être installé sur un bras manipulateur ou intégré dans un poste de travail. Une fonction de métrologie peut ainsi être ajoutée à celle d'usinage.
Un autre avantage du dispositif de mesure selon la présente invention est qu'il permet d'effectuer successivement différentes mesures à différentes profondeurs pour fournir une représentation dans l'espace du trou ou de l'arbre contrôlé.
Un autre avantage du dispositif de mesure selon l'invention est qu'il permet d'effectuer des mesures sur un arbre ou dans un alésage, sans avoir à démonter la pièce usinée .
Un autre avantage du dispositif de mesure selon la présente invention est sa souplesse d'utilisation. En effet grâce à l'indépendance de mouvement des butées, procurée notamment par la membrane, les défauts d'angle introduits dans la phase d'approche n'influencent pas la mesure. Le dispositif de mesure de diamètre selon l'invention tolère par ailleurs des désalignements radiaux et axiaux et il n'est pas non plus nécessaire qu'il soit parfaitement centré. Cette capacité de déformation permet de conférer de la robustesse au dispositif de mesure.
Un avantage du dispositif de mesure selon l' invention réside encore dans le fait que la plage de mesure du diamètre peut s'étendre sur plusieurs millimètres.
Un autre avantage du dispositif de mesure selon l'invention est sa robustesse du fait de son étanchéité.
Un autre avantage du dispositif de mesure selon l'invention est qu'il peut être utilisé même dans le cas de surfaces souillées ou irrégulières.
D'autres caractéristiques, avantages et détails de l'invention seront mieux compris à la lecture du complément de description qui va suivre de modes de réalisation donnés à titre d'exemple en relation avec des dessins sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un dispositif pour la mesure de diamètre d'un trou;
- les figures 2 à 4 représentent chacune une section transversale effectuée dans le plan de contact des butées pour la mesure du diamètre d'un trou;
- la figure 5 représente une vue de face et en coupe du dispositif de mesure de la figure 1 ;
- la figure 6 représente l'extrémité du tube d'approche de la figure 1 ;
- la figure 7 représente en détails l'agencement des butées et de la membrane de la figure 5;
- la figure 8 représente une vue en coupe longitudinale d'un dispositif pour la mesure du diamètre d'un arbre; la figure 9 représente une vue en perspective du dispositif de mesure de la figure 8 ;
- la figure 10 représente une vue de face et en coupe du dispositif de mesure de la figure 8 ;
- les figures 11 et 12 représentent deux types de sources d'éclairage associés à deux types d'organes de capture d'image.
L'invention va à présent être décrite avec davantage de détails. Les mêmes références sont utilisées sur les figures pour désigner les mêmes éléments.
La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un dispositif 1 pour la mesure du diamètre d'un trou 2 réalisé dans une pièce 34. Le dispositif 1 de mesure comprend un organe de préhension 21 cylindrique solidaire d'un corps 40 dans lequel est aménagé un organe 6 de capture d'image. L'organe de capture d'image 6 comprend par exemple une carte de gestion d'un capteur optoélectronique devant lequel un jeu de lentilles 28 est disposé.
Le corps 40 est fixé à un organe d'approche 4 se présentant sous la forme d'un tube creux. Ce tube creux 4 est destiné à être inséré dans le trou 2. Ce tube creux 4 est notamment étanche. Des butées 5, se présentant sous la forme de billes, sont disposées de façon à être saillantes à l'intérieur et à l'extérieur de ce tube 4. Les butées 5 sont fixées à une membrane souple 8 elle-même fixée au tube creux.
Dans le corps 40, l'organe 6 de capture d'image est disposé en face d'une face 35 transparente. Cette face transparente 35 est par ailleurs disposée dans l'alignement du tube creux 4, de façon à ce que l'intérieur 9 du tube creux soit disposé dans le champ de vision de l'organe de capture d'image 6.
Les butées 5 mobiles par rapport à l'organe d'approche 4 sont destinées à venir contre la paroi interne du trou 2. Elles comprennent alors une portion visible par l'organe de capture d'image.
L' intérieur du tube creux forme par ailleurs une chambre étanche 9. La paroi 35 transparente ferme de façon étanche une extrémité du tube 4 creux, tandis que son extrémité opposée est fermée de façon étanche par un bouchon. La membrane 8 souple qui délimite également la chambre 9, est également fixée au tube creux 4 de façon étanche.
La chambre 9, à l'intérieur du tube creux 4, est par ailleurs reliée par un canal 29 à un organe 10 de réglage de la pression. Ainsi lorsque la chambre 9 étanche est mise sous pression, la membrane 8 souple se déforme sous l'effet de la pression de l'air. Les butées 5 se déplacent alors radialement vers l'extérieur du tube creux 4 jusqu'à venir en contact avec la paroi intérieure du trou 2.
Lorsque l'organe 10 de réglage de la pression abaisse de nouveau la pression dans la chambre 9, les butées s'éloignent de la paroi interne du trou 2, permettant de déplacer l'organe d'approche par rapport à la pièce 34.
Les butées peuvent aussi être guidées dans des alésages de l'organe d'approche et ajustées sans membrane, la chambre de mise en pression s' étendant alors jusqu'au bord des alésages de logement des butées. Une micro-fuite est alors tolérable. Le faible jeu permet d'amener les butées en retrait lors d'un déplacement de l'organe d'approche par dépression ou par l'action d'un ressort de rappel. Pour la mesure, les butées sont amenées contre la paroi interne du trou ou la paroi externe de l'arbre par une mise en pression de la chambre 9.
L'organe 6 de capture d'image génère un signal numérique 36 représentatif de l'image capturée. Plusieurs images peuvent également être capturées dans le cas d'une capture vidéo. L'organe 6 de capture d'image est agencé de façon à réaliser une mise au point dans le plan 50 de contact des butées 5.
Une capture d' image est réalisée après positionnement de l'organe d'approche et après une mise en pression de la chambre 9. L'image capturée est représentative de la position des butées 5 lorsqu'elles sont en contact avec la paroi intérieure du trou 2.
Pour améliorer la qualité de l'image, un organe d'éclairage est prévu. L'organe d'éclairage comprend des diodes 16 reliées par une connexion électrique 31 à un organe d'alimentation en énergie électrique 32. L'organe d'éclairage comprend également un diffuseur 30 pour éclairer les butées à l'intérieur du tube creux, de façon homogène. Les butées, disposées entre l'organe 6 de capture d'image et l'organe d'éclairage, sont ici retro-éclairées .
Le signal 36 représentatif de l'image capturée est reçu par un port d'entrée 37 d'un organe 51 de gestion et stocké en mémoire 23, par son composant de traitement 24, sous la forme d'un fichier informatique 22.
Le composant mémoire 23 stocke également un programme 25 de traitement d'image prenant en compte des données 26 représentatives d'un profil déterminé des butées.
Dans le cas de la mesure du diamètre d'un trou, les profils identifiés par le programme de traitement sont des portions 7 des butées disposées à l'opposé de leur surface 11 de contact .
Après le stockage de l'image capturée, le programme 25 est exécuté par le composant de traitement 24 qui génère un signal 38 de sortie représentatif du diamètre mesuré, par le port de sortie 39. Le signal de sortie 38 est par exemple transmis, par le port 39 de sortie, à un ordinateur 52. La mesure réalisée avec au moins cinq butées permet en effet de déterminer les mesures de l'alésage ou de l'arbre à partir d'une seule image capturée. Bien-entendu plusieurs images peuvent être utilisées. Avantageusement, un traitement des données en temps réel est facilité.
Le programme 25 peut également être structuré pour générer des données 38 représentatives de la forme du contour ou du centrage du trou 2.
Le centrage peut par exemple être déterminé en fonction de la position de l'axe 54 de l'organe de préhension 21. La position de l'axe 55 de l'organe d'approche 4 est en effet connue par rapport à celle de l'organe de préhension 4. La position de l'axe 55 de l'organe d'approche correspond à une position déterminée sur l'image capturée. La position de l'axe 55 est en effet détectée par une ou plusieurs cellules photosensibles déterminées. On peut donc détecter un décalage entre l'axe de l'organe d'approche 55 et l'axe 33 du trou, en fonction de la position commandée de l'organe 21 de préhension .
Le préhenseur 21 permet au dispositif de mesure d'être installé sur un bras manipulateur ou intégré dans un poste de travail. Le dispositif de mesure peut avantageusement être orienté et déplacé pour s'adapter à la position et à l'orientation de la pièce 34 à contrôler. La pièce 34 peut ainsi être contrôlée sans qu' il soit nécessaire de la démonter .
Le déplacement du dispositif mesure selon l'axe du trou 2 permet de réaliser différentes mesures du diamètre pour obtenir un profil tridimensionnel du trou 2. Les butées sont commandées successivement en appui contre la paroi à contrôler puis en retrait par rapport à celle-ci avant de déplacer le dispositif de mesure, tandis qu'une image est capturée chaque fois que les butées sont positionnées contre la paroi à contrôler.
Les figures 2 à 4 représentent différents exemples de mesure de diamètre d'un trou.
La figure 2 représente une capture d'image 58, permettant de déterminer des éléments caractéristiques du contour 53 du trou 2. Les butées 5 se présentent sous la forme de billes sphériques. Les butées 5 présentent chacune une surface de contact 11 disposée à l'opposé d'une portion 7 disposée dans le champ de vision de l'organe de capture d'image.
Les profils 7 détectés, grâce à la capture de l'image 58, sont ici des arcs de cercle. Il est ainsi possible, par calcul, de déterminer les positions des butées ainsi que les points de contact des butées. La butée complète a en effet ici un profil circulaire. Trois points suffisant alors pour déterminer le profil complet, les arcs de cercle permettent donc de déterminer le profil complet. Mais ce type de raisonnement peut être étendu à différents profils complets des butées et à différentes portions visibles de ces profils complets. Le diamètre peut ainsi être calculé, de même que le centrage ou que la forme du contour 53.
Comme décrit précédemment, les butées sont saillantes à l'intérieur du tube creux ce qui permet à la portion 7 à l'opposé de la surface de contact 11, d'être placée dans le champ de vision de la caméra 6.
La figure 3 représente un autre contour 56 possible du trou 2 dont la forme est elliptique. Les butées 5 sont également constituées par des billes. Dans l'image 59 capturée, les positions des profils visibles 7 des butées 5 qui sont à l'opposé des surfaces de contact 11 des butées 5, permettent de déterminer les positions des butées. Les surfaces de contact 11 peuvent être déduites ainsi que le diamètre, la forme du contour ainsi que le centrage du trou.
Un organe 17 de repérage est par ailleurs disposé dans le champ de vision de l'organe de capture d'image. Cet organe 17 de repérage est fixé dans le tube creux, en avant des butées. Cet organe de repérage est de profil en pointe, la pointe indiquant une position prédéterminée, fixe par rapport à l'organe de préhension 21. La pointe indique par exemple la position de l'axe central 55 de l'organe d'approche 4. Ainsi le centrage peut être vérifié, de façon redondante, par le positionnement d'une pièce mécanique fixe.
La figure 4 représente un autre contour 57 possible du trou 2. Les butées 41 sont chacune de forme oblongue. Pour chaque butée, la surface en contact avec la pièce et la surface observée par le moyen de capture d' image sont inscrites dans une même sphère. Dans l'image 60 capturée, les positions des profils visibles 70 des butées 41 qui sont à l'opposé des surfaces de contact 110 des butées 41, permettent de déterminer les positions des butées. Les surfaces de contact 110 peuvent être déduites ainsi que le diamètre, la forme du contour ainsi que le centrage du trou.
La figure 5 représente le dispositif 1 de mesure seul, en vue de face. Les butées 5 se présentent sous la forme de billes de même diamètre, chaque profil visible déterminé se présentant sous la forme d'un arc de cercle.
Les butées 5 sont saillantes à la fois à l'intérieur du tube creux et à l'extérieur du tube creux. Les billes 5 sont jointes à la membrane 8. Un perçage est prévu dans chaque bille 5, la membrane 8 étant surmoulée sur les billes.
Les butées 5 sont agencées par rapport à l'organe 4 d'approche de façon à délimiter une ligne de contact disposée dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'organe d'approche.
Les liaisons électriques 31 pour l'alimentation de l'organe d'éclairage apparaissent à l'intérieur du tube creux. Les cinq billes sont réparties régulièrement autour de l'organe d'approche, mais on peut prévoir une autre répartition ou un nombre de butées différent. Une configuration à au moins cinq billes est avantageuse notamment pour la mesure d'un profil elliptique. Les dimensions et l'orientation de la section ovale d'un alésage ou d'un arbre pourront alors être déterminées précisément.
La figure 6 représente l'extrémité du tube creux d'approche pour la mesure du diamètre d'un trou. Le tube creux comprend une portion arrière 43 et une portion avant 42 reliées entre elles par un manchon 44 ajouré. La portion arrière 43 est fixée au corps du dispositif de mesure du diamètre .
Le manchon ajouré 44 permet le passage des butées 5 mobiles .
La membrane souple 8 est maintenue d'une part entre la portion avant 42 et le manchon ajouré 44 et d'autre part entre la portion arrière 43 et ce manchon ajouré 44.
La portion avant 42 est fermée de façon étanche à son extrémité par un bouchon 45 maintenu par un ressort 46 disposé en appui contre un anneau élastique 47. L'anneau élastique 47 est disposé dans une rainure interne de la portion avant 42 du tube creux.
Les diodes 16 d'éclairage sont fixées au bouchon 45 vers la chambre à l'intérieur du tube creux. Le diffuseur 30 est fixé dans la portion avant 42 du tube creux.
La figure 7 représente une coupe selon un plan perpendiculaire à l'axe du tube creux. Les lignes 31 l'alimentation sont collées contre la surface intérieur du manchon ajouré 44 et contre les portions du tube creux, de façon à ne pas gêner le visionnage des butées.
Le manchon ajouré comprend des passages radiaux 61 pour le passage des butées.
Les butées 5 comprennent chacune un alésage 48 par lequel passe un brin de matière constitutive de la membrane 8 surmoulée sur les butées 5.
Ce plan de coupe, perpendiculaire à l'axe du tube creux, correspond par exemple au plan de contact des butées et à une zone de mise au point de l'image par l'organe de capture d' image .
Les butées sont réalisées selon des dimensions déterminées, avec une précision déterminée. De cette façon le dispositif de mesure est utilisé pour des mesures de même précision. La précision des mesures peut par exemple être réalisée à quelques micromètres près. Pour une meilleure précision, il est possible de calibrer le dispositif de mesure de diamètre grâce à une étape préalable à son utilisation, dans laquelle on effectue une mesure d'un calibre étalon permettant notamment de paramétrer un programme de traitement d'image.
La figure 8 représente un dispositif 100 pour la mesure du diamètre d'un arbre 3.
Le dispositif 100 de mesure comprend un organe de préhension 27 déporté se présentant sous la forme d'une plaquette 27 alésée solidaire d'un corps 40 dans lequel est aménagé l'organe 6 de capture d'image.
Le corps 40 est fixé à l'organe d'approche 20 se présentant sous la forme d'un carter délimitant un logement 62 cylindrique ainsi qu'une chambre 49 autour du logement 62.
Ce logement 62 débouche en face avant du carter 20 et est destiné à recevoir l'arbre 3 mesuré.
Des butées 15, se présentant sous la forme de billes, sont disposées de façon à être saillantes à l'intérieur et à l'extérieur du logement 62. Les butées sont ainsi saillantes dans la chambre 49. Les butées 15 sont fixées à une membrane souple 8 elle-même fixée au carter 20.
Dans le corps 40, l'organe 6 de capture d'image est disposé en face de la chambre 49 et en face du fond 63 du logement 62.
Les butées 15 mobiles par rapport à l'organe d'approche 20 sont destinées à venir contre la paroi externe de l'arbre 3. Les portions des butées saillantes dans la chambre 49 sont alors disposées dans le champ de vision de l'organe de capture d'image 6.
La chambre 49 autour du logement 62 est par ailleurs étanche. Cette chambre étanche 49 est reliée par un canal à un organe de réglage de la pression, de même que décrit précédemment. Ainsi lorsque la chambre 49 étanche est mise sous pression, la membrane 8 souple se déforme sous l'effet de la pression de l'air. Les butées 15 se déplacent alors radialement vers l'intérieur du logement 62 jusqu'à venir en contact avec la paroi extérieure de l'arbre 3.
Lorsque l'organe de réglage de la pression abaisse de nouveau la pression dans la chambre 49, les butées s'éloignent de la paroi externe de l'arbre 3, permettant de déplacer l'organe d'approche par rapport à l'arbre 3.
L'organe 6 de capture d'image génère un signal numérique 36 représentatif d'au moins une image capturée et est agencé de façon à réaliser une mise au point dans le plan de contact des butées 15.
Une capture d' image est réalisée après positionnement de l'organe d'approche et après une mise en pression de la chambre 49. L'image capturée est représentative de la position des butées 15 lorsqu'elles sont en contact avec la paroi extérieure de l'arbre 3.
Pour améliorer la qualité de l'image, un organe d'éclairage est prévu. L'organe d'éclairage se présente sous la forme de modules périphériques 64 disposé au niveau du jeu de lentilles optiques placées devant le capteur photoélectrique. Les butées sont ici. éclairées par éclairage direct .
Le signal représentatif de l'image capturée est reçu et traité, comme décrit précédemment.
La figure 9 est une vue en perspective du dispositif de mesure de la figure 8. Là encore le dispositif de mesure est peu encombrant et permet une manipulation par un bras manipulateur ou une installation sur un poste de travail.
Le dispositif de mesure peut avantageusement être orienté et déplacé pour s'adapter à la position et à l'orientation de l'arbre 3 à contrôler. L'arbre 3 peut ainsi être contrôlé sans qu'il soit nécessaire de le démonter.
Le déplacement du dispositif 100 de mesure selon l'axe de l'arbre 3, permet de réaliser différentes mesures du diamètre pour obtenir un profil tridimensionnel de l'arbre. Les butées 15 sont commandées successivement en appui contre la paroi à contrôler puis- en retrait par rapport à celle-ci avant de déplacer le dispositif de mesure, tandis qu'une image est capturée chaque fois que les butées sont positionnées contre la paroi à contrôler.
La figure 10 représente une vue en coupe et de face du dispositif de mesure 100, permettant de déterminer des éléments caractéristiques du contour de l'arbre 3. Les butées 15 se présentent sous la forme de billes sphériques. Les butées 15 présentent chacune une surface de contact 11 disposée à l'opposé d'une portion 7 disposée dans le champ de vision de l'organe 6 de capture de l'image 65.
Les profils 7 détectés, grâce à la capture de l'image 65, sont ici des arcs de cercle. Il est ainsi possible, par calcul, de déterminer les positions des butées 15 ainsi que les points de contact des butées. Le diamètre de l'arbre peut ainsi être calculé, de même que le centrage ou que la forme du contour de l'arbre 3.
Les butées 15 sont saillantes à l'extérieur du logement 62, ce qui permet à la portion 7 à l'opposé de la surface de contact 11, d'être placée dans le champ de vision de l'organe 6 de capture d'image.
Dans le cas où le fond 63 du logement 62 est transparent, les portions 12 disposées sur chaque butée 15 de part et d'autre de leur surface d'appui 11, sont visibles par l'organe 6 de capture de l'image 65. Ces portions 12 peuvent alors également être détectées pour déterminer la position des butées.
Comme décrit précédemment, les butées comprennent un alésage dans lequel est disposé un brin constitutif de la membrane surmoulée sur les butées.
La figure 11 représente un capteur ligne 71 d'un organe de capture d'image. Le capteur ligne 71 photosensible est illuminé partiellement par un organe d'éclairage 72 générant un faisceau lumineux plan 73. Le faisceau plan 73 rencontre une butée sphérique 74 et le capteur ligne 71. L'image perçue par le capteur 71 se présente sous la forme d'une ligne représentative de deux portions 75 illuminée séparée par une portion 76 assombrie. La portion assombrie 76 correspond, notamment par sa position et ses dimensions, au masquage du faisceau lumineux 73 par la butée 74. La position de la butée peut donc être déduite.
La figure 12 représente un capteur à deux dimensions 84 d'un organe de capture d'image. Le capteur à deux dimensions 84 photosensible est illuminé partiellement par un organe d'éclairage 81 générant un faisceau lumineux pyramidal 82. Le faisceau pyramidal 82 rencontre une butée sphérique 83 et le capteur à deux dimensions 84. L'image perçue par le capteur 84 se présente sous la forme d'une image à deux dimensions représentatives d'une portion 85 illuminée et d'une portion 86 assombrie. La portion assombrie 86 correspond, notamment par sa forme, ses dimensions et sa position, au masquage du faisceau lumineux 82 par la butée 83. La position de la butée peut donc être déduite.
On peut également prévoir un éclairage naturel ou un dégagement de rayons infrarouges captés par l'organe de capture d'image. Une ouverture ou une paroi transparente permettent par exemple le passage de la lumière ambiante. Un organe de chauffage des butées préalablement à leur utilisation peut leur permettre d'émettre un rayonnement infrarouge .
Il doit être évident pour l'homme du métier que la présente invention permet d'autres variantes de réalisation. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés comme illustrant l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (1, 100) pour la mesure du diamètre d'un trou (2) ou d'un arbre (3), caractérisé en ce qu'il comprend au moins:
- un organe d'approche (4, 20) de la paroi interne du trou (2) ou de la paroi externe de l'arbre (3),
des butées (5, 15) mobiles par rapport à l'organe d'approche (4, 20) et destinées à venir contre la paroi interne du trou (2) ou contre la paroi externe de l'arbre (3) et
- un organe (6) de capture d'au moins une image (58, 59, 60, 65) sous forme de ligne ou à deux dimensions,
dispositif (1) de mesure dans lequel les butées (5, 15) comprennent chacune au moins une portion visible par l'organe (6) de capture, au moins lorsque les butées (5, 15) sont disposées contre la paroi interne du trou (2) ou contre la paroi externe de l'arbre (3), chaque portion visible délimitant un profil (7, 12) déterminé de façon à ce que ladite image soit représentative du diamètre.
2. Dispositif (1) de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite image (58, 59, 60, 65) est également représentative du contour de la section du trou (2) ou de l'arbre (3) dont le diamètre est mesuré.
3. Dispositif (1) de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite image (58, 59, 60, 65) est également représentative du centre de la section du trou (2) ou de l'arbre (3) dont le diamètre est mesuré.
4. Dispositif (1) de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe (6) de capture de ladite image (58, 59, 60, 65) est agencé de façon à réaliser une mise au point dans le plan (50) de contact des butées (5, 15) .
5. Dispositif (1) de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les butées (5, 15) se présentent chacune sous la forme d'une sphère ou d'une portion de sphère de diamètre connu, chaque profil (7, 12) déterminé se présentant sous la forme d'un arc de cercle.
6. Dispositif (1) de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les butées (5, 15) sont solidaires d'au moins une membrane (8) souple, ladite membrane (8) souple délimitant au moins une chambre (9, 49), ladite membrane (8) souple étant déformable sous l'effet d'une mise sous pression par un organe (10) de réglage de la pression dans ladite chambre (9, 49), ladite chambre (9, 49) étant aménagée dans l'organe (4, 20) d'approche de façon à ce que les butées (5, 15) avancent vers la paroi interne du trou (2) ou la paroi externe de l'arbre (3) lors de la mise sous pression.
7. Dispositif (1) de mesure selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit profil (7, 12) déterminé de chaque butée (5, 15), visible par l'organe (6) de capture, est disposée sur chaque butée (5, 15) à l'opposée d'une surface d'appui (11) de chaque butée contre la paroi interne du trou (2) ou contre la paroi externe de 1' arbre (3) .
8. Dispositif (1) de mesure selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que deux profils (12) déterminés de chaque butée (15), visibles par l'organe (6) de capture, sont disposées sur chaque butée (15) de part et d'autre d'une surface d'appui (11) de chaque butée (15) contre la paroi interne du trou (2) ou contre la paroi externe de l'arbre (3) .
9. Dispositif (1) de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un organe (16, 64) d'éclairage des butées (5, 15).
10. Dispositif (1) de mesure selon la revendication précédente, utilisé pour la mesure dudit trou (2), caractérisé en ce que les butées (5) sont disposées entre l'organe d'éclairage (16) et l'organe (6) de capture de ladite image.
11. Dispositif (1) de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un élément (17) de repérage disposé dans le champ de vision de l'organe (6) de capture, en avant des butées (5).
12. Dispositif (1) de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les butées (5, 15) sont agencées par rapport à l'organe (4, 20) d'approche de façon à délimiter une ligne de contact disposée dans un plan (50) perpendiculaire à l'axe (55) de l'organe (4, 20) d'approche.
13. Dispositif (1) de mesure selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend un organe (21, 27) de préhension dont la position par rapport à l'organe d'approche est déterminée.
14. Dispositif (1) de mesure selon l'une des revendications précédentes, utilisé pour la mesure dudit trou (2), caractérisé en ce l'organe (4) d'approche se présente sous la forme d'un tube creux étanche, les butées (5) étant saillantes à l'intérieur et à l'extérieur de ce tube.
15. Dispositif (1) de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite image est générée sous forme d'un fichier (22) informatique stocké en mémoire (23) et traité par un composant (24) de traitement selon au moins un programme (25) mémorisé de traitement d'image prenant en compte des données (26) représentatives dudit profil (7, 12) de la portion visible de chaque butée (5, 15) .
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